专利名称：电磁感应式转矩传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种转矩传感器，更具体的是涉及一种基于电磁感应原理的新结构转矩传感器。
背景技术：
目前，市场上应用较多的转矩传感器主要有两大类第一类是通过磁电感应获取信号的(齿)栅式转矩传感器。这类传感器输出的信号是两路具有相位差的角位移信号，需要对信号进行组合处理才能得到转矩信息。它是非接触式传感器，无磨损、无摩擦，可用于长期测量，不足之处是结构复杂，体积大，价格高。第二大类是以电阻应变片为敏感元件的转矩传感器。转矩使轴的微小变形会引起应变阻值发生变化，电桥输出的信号与转矩成比例。该类传感器具有结构简单，体积小重量轻等优点。其不足之处是它的测量精度与贴片工艺密切相关，精度相对较低。
发明内容本实用新型提供了一种基于电磁感应原理的新结构转矩传感器，使用时传感器转轴两端分别同轴联接负载和动力源，传感器将负载转矩转换成电信号输出，该电信号与负载转矩直接对应，精度较高，且可测量旋转系统的静态扭矩或动态转矩。本实用新型的目的采取下述技术方案实现一种电磁感应式转矩传感器，包括传感器转轴、机壳、端盖、紧固件及固定螺栓、励磁绕组及铁心、输出绕组及铁心、轴承、接线盒、滑环和电刷，还包括机壳内有传感器转轴,传感器转轴通过轴承与端盖固定可相对于机壳作旋转运行；传感器转轴同心外设输出铁心，输出铁心一端通过固定螺栓与传感器转轴固定，另一端通过轴承与感器转轴固定且可以相对传感器转轴转动；传感器转轴同心外设励磁铁心，励磁铁心一端与紧固配件连接，并通过固定螺栓传感器转轴固定，另一端通过轴承与输出铁心固定且可以相对出铁心转动；励磁铁心设有绕组槽，励磁绕组固定于槽中；输出铁心设有绕组槽，输出绕组固定于槽中；励磁绕组和输出绕组同为单绕组，且在空间上这两相绕组垂直；励磁绕组和输出绕组的引出头通过滑环和电刷与机壳的接线盒连接；所述的电磁感应式转矩传感器，其特征一在于所述传感器转轴的两端比中间部分粗；所述的电磁感应式转矩传感器，其特征二在于励磁绕组和输出绕组互相垂直，空间上互差90°，且两相绕组与传感器转轴同时转动；所述的电磁感应式转矩传感器，其特征三在于励磁绕组通过交流电源进行供电，形成的励磁磁场为脉振磁场。如上述的结构，本实用新型的电磁感应式转矩传感器，其工作原理为1.静态扭矩的测量励磁绕组通入交流电，产生磁势幅值随时间变化的励磁磁场；传感器转轴伸出的一端固定，另一端加载静态扭矩。当静态扭矩为零时，传感器转轴不发生形变，分别与传感器转轴两端固定的励磁铁心和输出铁心的位置保持不变。励磁绕组和输出绕组在空间上互相垂直，励磁磁场与输出绕组没有交链，输出绕组的感应电势为零；当静态扭矩不为零时，传感器转轴发生形变，励磁绕组和输出绕组的相对位置发生改变，励磁磁场与输出绕组交链，输出绕组产生感应电势，该感应电势与所加载的静态扭矩相对应。2.动态转矩的测量励磁绕组通入交流电，产生磁势幅值随时间变化的励磁磁场；传感器转轴一端连联动力源，一端联接被测负载；当负载转矩为零时，传感器转轴不发生形变，分别与传感器转轴两端固定的励磁铁心和输出铁心与传感器转轴同步旋转，其相对位置保持不变，励磁磁场与输出绕组没有交链，输出绕组的感应电势为零；当负载转矩不为零时，传感器转轴发生形变，励磁绕组和输出绕组与传感器转轴同步旋转，其相对位置发生了改变，励磁磁场与输出绕组交链，输出绕组产生感应电势，该感应电势与所加载的负载转矩相对应。如上述的结构，本实用新型利用电磁感应原理构成转矩传感器，传感器与负载和动力源(旋转机械)同轴安装，把负载转矩转换成电信号输出，输出的电信号与负载转矩直接对应。因此，使用方便，可用于各种测量动态转矩和静态扭矩的场合。

图1为本实用新型电磁感应式转矩传感器的结构示意图；图2为图1实施的A-A面的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图进一步描述本实用新型转矩传感器的结构特征。图1为本实用新型转矩传感器的结构示意图，包括传感器转轴1、轴承2、前端盖3、机壳4、紧固件5、轴承6、励磁绕组7、励磁铁心8、输出铁心9、输出绕组10、轴承I1、紧固件12、接线盒13、后端盖14、电刷15、集电环16。前端盖3位于机壳4的前端，后端盖13位于机壳4的后端，传感器转轴I穿过前端盖3和后端盖14的中心,轴承2分别置于传感器转轴I与前端盖3和后端盖14之间。传感器转轴I同心外设输出铁心9，输出铁心9 一端与紧固件12固定，再用固定螺栓与传感器转轴I固定，另一端通过轴承6与传感器转轴I固定且可以相对传感器转轴I转动。输出铁心9设有绕组槽，输出绕组10置于槽内，输出绕组10的轴线与励磁磁场的轴线垂直。传感器转轴I同心外设励磁铁心8，励磁铁心8 一端与紧固件5固定，再用固定螺栓与传感器转轴I固定，另一端通过轴承11与输出铁心9固定且可以相对输出铁心9转动。励磁铁心8设有绕组槽，励磁绕组7置于槽内，励磁绕组7的轴线与输出绕组10的轴线垂直。励磁绕组7和输出绕组10的引头通过滑环16和电刷15与机壳的接线盒13连接。本实用新型的具体实施如图2所示图2为转矩传感器结构示意图1的A-A面的剖视图，励磁绕组7置于励磁铁心8的绕组槽中，输出绕组10置于输出铁心9的绕组槽中，励磁铁心8、输出铁心9和气隙构成励磁磁场的磁路。励磁铁心8和输出铁心9与传感器转轴I同轴心。传感器转轴I两端分别与被测旋转系统和负载转矩同轴相连，输出绕组10中的输出感应电势与被测负载转矩成正比。传感器转轴I的材料为碳钢或合金钢等材料；前端盖3、机壳4、后端盖14可用铝合金等金属材料制作；励磁铁心8和输出铁心9是由高磁导率的铁镍软磁合金片或高导磁性硅钢片冲剪叠压构成；励磁绕组7和输出绕组10为电磁漆包线。
权利要求1.电磁感应式转矩传感器，包括传感器转轴、机壳、端盖、紧固配件及固定螺栓、励磁绕组及铁心、输出绕组及铁心、轴承、滑环和电刷，其特征在于所述的机壳内有传感器转轴，传感器转轴通过轴承与端盖固定，可相对于机壳作旋转运行；传感器转轴同心外设输出铁心，输出铁心一端与紧固配件连接，再通过固定螺栓与传感器转轴固定，另一端通过轴承与传感器转轴固定且可以相对传感器转轴转动；传感器转轴同心外另设励磁铁心，励磁铁心一端与紧固配件连接，再通过固定螺栓与传感器转轴固定，另一端通过轴承与输出铁心固定且可以相对输出铁心转动；所述传感器转轴的两端露出端盖，一端连接动力源，另一端连接被测负载；所述励磁铁心设有绕组槽，励磁绕组固定于槽中；输出绕组设有绕组槽，输出绕组固定于槽中；励磁绕组和输出绕组同为单相绕组；励磁绕组和输出绕组的引出头通过滑环和电刷与机壳的接线盒连接。
2.根据权利要求1所述的电磁感应式转矩传感器，其特征在于所述传感器转轴的两端比中间部分粗。
3.根据权利要求1所述的电磁感应式转矩传感器，其特征在于励磁绕组和输出绕组互相垂直，空间上互差90°，且两相绕组与传感器转轴同时转动。
4.根据权利要求1所述的电磁感应式转矩传感器，其特征在于励磁绕组通过交流电源进行供电，形成的励磁磁场为脉振磁场。
5.根据权利要求1所述的电磁感应式转矩传感器，其特征在于励磁铁心和输出铁心采用高磁导率的铁镍软磁合金片或高导磁性硅钢片冲剪叠压构成。
专利摘要一种电磁感应式转矩传感器，机壳内有传感器转轴，传感器转轴的两端比中间部分粗，传感器转轴通过轴承与端盖固定，可相对于机壳作旋转运行，传感器转轴同心外设输出铁心，输出铁心一端与传感器转轴固定，另一端通过轴承与传感器转轴固定且可以相对传感器转轴转动，传感器转轴同心外另设励磁铁心，励磁铁心一端与传感器转轴固定，另一端通过轴承与输出铁心固定且可以相对输出铁心转动。励磁绕组固定于励磁铁心中，输出绕组固定于输出铁心中，两相绕组同为单相绕组，其引出头通过滑环和电刷与机壳的接线盒连接。使用时传感器转轴两端分别同轴联接负载和动力源，传感器将负载转矩转换成电信号输出，该电信号与负载转矩直接对应，有较高的测量精度。
文档编号G01L3/10GK202903400SQ20122049002
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者赵浩, 冯浩 申请人:嘉兴学院